Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00891 010759 7482470 na godz. na dobę w sumie
Elektronika dla bystrzaków. Wydanie III - ebook/pdf
Elektronika dla bystrzaków. Wydanie III - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 368
Wydawca: Septem Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-283-2765-8 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> przewodniki
Porównaj ceny (książka, ebook (-20%), audiobook).
Dowiedz się, jak:

Stwórz własny warsztat pracy elektronika

Ta bogato ilustrowana kolorowymi schematami i zdjęciami książka zawiera szczegółowe instrukcje, jak przeprowadzać eksperymenty objaśniające zasadę działania różnych elementów elektronicznych, porady na temat sposobu posługiwania się podstawowymi narzędziami oraz ciekawe projekty, które można wykonać w pół godziny. Rozdział po rozdziale będziesz czuć przypływ energii, dzięki której przetworzysz teorię w praktykę! Otwórz tę książkę i odkryj:
Cathleen Shamieh pisze na tematy dotyczące najnowszych zdobyczy techniki. Ma duże doświadczenie inżynieryjne i konsultingowe w elektronice medycznej, systemach przetwarzania mowy oraz telekomunikacji.
Znajdź podobne książki

Darmowy fragment publikacji:

Tytuł oryginału: Electronics For Dummies, 3rd Edition Tłumaczenie: Łukasz Piwko ISBN: 978-83-283-2764-1 Original English language edition Copyright © 2015 by John Wiley Sons, Inc., Hoboken, New Jersey All rights reserved including the right of reproduction in whole or in part in any form. This translation published by arrangement with Wiley Publishing, Inc. Oryginalne angielskie wydanie Copyright © 2015 by John Wiley Sons, Inc., Hoboken, New Jersey Wszelkie prawa, włączając prawo do reprodukcji całości lub części w jakiejkolwiek formie, zarezerwowane. Tłumaczenie opublikowane na mocy porozumienia z Wiley Publishing, Inc. Translation copyright © 2016 by Helion SA Wiley, the Wiley Publishing Logo, For Dummies, Dla Bystrzaków, the Dummies Man logo, Dummies.com, Making Everything Easier, and related trade dress are trademarks or registered trademarks of John Wiley Sons, Inc. and/or its affiliates in the United States and/or other countries. Used by permission. Wiley, the Wiley Publishing Logo, For Dummies, Dla Bystrzaków, the Dummies Man logo, Dummies.com, Making Everything Easier, i związana z tym szata graficzna są markami handlowymi John Wiley and Sons, Inc. i/lub firm stowarzyszonych w Stanach Zjednoczonych i/lub innych krajach. Wykorzystywane na podstawie licencji. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from the Publisher. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. Drogi Czytelniku! Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres http://dlabystrzakow.pl/user/opinie/eleby3 Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję. Wydawnictwo HELION ul. Kościuszki 1c, 44-100 Gliwice tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63 e-mail: dlabystrzakow@dlabystrzakow.pl WWW: http://dlabystrzakow.pl Printed in Poland. • Kup książkę • Poleć książkę • Oceń książkę • Księgarnia internetowa • Lubię to! » Nasza społeczność Spis treści O autorce ..................................................................................................................... 13 Podziękowania od autorki ............................................................................................ 15 Wstęp .......................................................................................................................... 17 Część I: Podstawy elektroniki ................................. 21 Rozdział 1: Wprowadzenie do elektroniki .................................................................... 23 Czym jest elektronika? ...................................................................................................... 24 Skąd się bierze prąd elektryczny? ....................................................................................... 24 Budowa atomu ............................................................................................................. 25 Protony i elektrony jako nośniki ładunku ............................................................................ 26 Przewodniki i izolatory .................................................................................................. 27 Wytwarzanie prądu przez uporządkowanie ruchu elektronów .......................................... 27 Napięcie elektryczne ..................................................................................................... 28 Niech moc będzie z Tobą ............................................................................................. 28 Dlaczego napięcie jest inne? .............................................................................................. 29 Jak zaprząc energię elektryczną do pracy? ........................................................................... 30 Wykorzystywanie energii elektrycznej ............................................................................. 30 Pracujące elektrony dostarczają moc ............................................................................... 31 Kierowanie elektronów do miejsca przeznaczenia za pomocą obwodów elektronicznych ......... 31 Dostarczanie energii elektrycznej ........................................................................................ 33 Pobieranie prądu stałego z baterii .................................................................................. 33 Używanie prądu przemiennego z elektrowni ................................................................... 35 Zamiana światła w elektryczność ................................................................................... 35 Symbole wykorzystywane do oznaczania źródeł energii ........................................................ 36 Co elektrony potrafią zrobić ............................................................................................... 37 Wytwarzanie dobrych wibracji ....................................................................................... 37 Zobaczyć znaczy uwierzyć ............................................................................................. 37 Wyczuwanie i alarmowanie ........................................................................................... 38 Sterowanie ruchem ....................................................................................................... 38 Komputery ................................................................................................................... 38 Dźwięk, obraz i komunikacja ......................................................................................... 38 Poleć książkęKup książkę 6 Elektronika dla bystrzaków Rozdział 2: Sprzęt dla początkującego elektronika ...................................................... 39 Potrzebne narzędzia ......................................................................................................... 40 Gromadzenie zapasowych części ........................................................................................ 42 Przygotowanie do startu .................................................................................................... 46 Posługiwanie się płytką prototypową .................................................................................. 46 Rozdział 3: Co w obwodach piszczy? ........................................................................... 49 Obwody zamknięte i otwarte oraz zwarcia .......................................................................... 49 Umowny kierunek przepływu prądu ................................................................................... 52 Analiza prostego obwodu .................................................................................................. 52 Budowa obwodu z diodą LED ..................................................................................... 53 Mierzenie napięć .......................................................................................................... 56 Mierzenie prądu ........................................................................................................... 59 Obliczanie mocy ........................................................................................................... 60 Rozdział 4: Tworzenie połączeń ................................................................................... 63 Połączenia szeregowe i równoległe ..................................................................................... 64 Połączenia szeregowe .................................................................................................... 64 Połączenia równoległe ................................................................................................... 65 Włączanie i wyłączanie prądu ............................................................................................ 68 Sterowanie działaniem przełącznika ............................................................................... 69 Nawiązywanie połączeń ................................................................................................ 70 Obwody mieszane ............................................................................................................ 71 Włączamy zasilanie ........................................................................................................... 74 Jak wyglądają układy elektroniczne? ................................................................................... 75 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych .................... 79 Rozdział 5: Stawiamy opór ........................................................................................... 81 Ograniczanie przepływu prądu .......................................................................................... 82 Rezystory — bierne, ale potężne ....................................................................................... 83 Do czego służą rezystory? .............................................................................................. 83 Rodzaje rezystorów — stałe i zmienne ........................................................................... 87 Moc znamionowa rezystorów ......................................................................................... 92 Łączenie rezystorów .......................................................................................................... 94 Szeregowe łączenie rezystorów ....................................................................................... 94 Równoległe łączenie rezystorów ..................................................................................... 96 Kombinacje szeregowych i równoległych połączeń rezystorów .......................................... 98 Rozdział 6: Przestrzeganie prawa Ohma .................................................................... 101 Prawo Ohma ................................................................................................................. 101 Przepływ prądu mimo stawianego mu oporu ................................................................. 101 Wszystko jest proporcjonalne ....................................................................................... 102 Jedno prawo, trzy równania ......................................................................................... 103 Poleć książkęKup książkę Spis treści 7 Zastosowanie prawa Ohma do analizy obwodów .............................................................. 104 Obliczanie natężenia prądu płynącego przez element .................................................... 104 Obliczanie wartości napięcia prądu w elemencie ........................................................... 105 Obliczanie rezystancji ................................................................................................. 107 Zobaczyć, aby uwierzyć, czyli prawo Ohma naprawdę działa! ........................................... 107 Do czego tak naprawdę przydaje się prawo Ohma? .......................................................... 110 Analizowanie skomplikowanych obwodów .................................................................... 110 Projektowanie i modyfikowanie obwodów ..................................................................... 112 Moc prawa Joule’a .......................................................................................................... 113 Zastosowanie prawa Joule’a przy wyborze elementów elektronicznych ............................ 113 Joule i Ohm — doskonały duet ................................................................................... 114 Rozdział 7: Kondensatory jako źródło energii ............................................................ 115 Kondensatory — zbiorniki na energię elektryczną ............................................................. 116 Ładowanie i rozładowywanie kondensatorów .................................................................... 117 Obserwowanie ładowania kondensatora ....................................................................... 119 Przeciwstawianie się zmianom napięcia ........................................................................ 122 Przepuszczanie prądu zmiennego ................................................................................ 122 Do czego służą kondensatory ........................................................................................... 123 Charakterystyka kondensatorów ....................................................................................... 124 Definicja pojemności elektrycznej ................................................................................. 124 Pilnowanie napięcia znamionowego ............................................................................. 126 Wybór rodzaju (dielektryku) kondensatora ................................................................... 126 Rozmiary kondensatorów ............................................................................................ 126 Polaryzacja kondensatorów ......................................................................................... 127 Odczytywanie wartości kondensatorów ......................................................................... 127 Kondensatory zmienne ................................................................................................ 129 Interpretowanie symboli kondensatorów ....................................................................... 130 Łączenie kondensatorów ................................................................................................. 130 Równoległe łączenie kondensatorów ............................................................................. 130 Szeregowe łączenie kondensatorów .............................................................................. 131 Współpraca z rezystorami ............................................................................................... 132 Czas jest najważniejszy ................................................................................................ 132 Wyznaczanie stałej czasowej obwodu RC ..................................................................... 134 Modyfikowanie stałej czasowej obwodu RC ................................................................. 135 Rozdział 8: Cewki indukcyjne .................................................................................... 139 Niedalecy krewni — magnetyzm i elektryczność ............................................................... 140 Rysowanie linii za pomocą magnesu ............................................................................ 140 Wytwarzanie pola magnetycznego za pomocą elektryczności .......................................... 141 Indukcja prądu za pomocą magnesu ............................................................................. 142 Cewka indukcyjna — zwój o magnetycznej osobowości ..................................................... 143 Mierzenie indukcyjności .............................................................................................. 144 Przeciwstawne zmiany prądu ....................................................................................... 144 Obliczanie stałej czasowej obwodu RL ........................................................................ 145 Poleć książkęKup książkę 8 Elektronika dla bystrzaków Nadążanie (albo i nie!) za prądem przemiennym .......................................................... 146 Zmiana zachowania zależnie od częstotliwości .............................................................. 146 Zastosowania cewek indukcyjnych ................................................................................... 147 Sposoby użycia cewek indukcyjnych w obwodach .............................................................. 148 Oznaczenia indukcyjności ........................................................................................... 148 Łączenie ekranowanych cewek indukcyjnych ................................................................. 149 Dostrajanie do stacji radiowych ........................................................................................ 149 Rezonans w obwodach RLC ...................................................................................... 149 Krystalicznie czysty rezonans ....................................................................................... 151 Oddziaływanie na elementy sąsiednie — transformatory ................................................... 152 Co łączy nieekranowane cewki indukcyjne? .................................................................. 152 Izolowanie obwodów od źródła zasilania ...................................................................... 153 Podwyższanie i obniżanie napięcia ............................................................................... 153 Rozdział 9: W świecie diod ........................................................................................ 155 Przewodzić czy nie przewodzić? ...................................................................................... 155 Struktura półprzewodników ......................................................................................... 156 Półprzewodniki typu n i p ........................................................................................... 157 Tworzenie elementów przy użyciu kombinacji półprzewodników typów n i p .................. 157 Diody złączowe .............................................................................................................. 158 Polaryzacja diod ......................................................................................................... 159 Przewodzenie prądu przez diodę ................................................................................. 160 Wartości znamionowe diod .......................................................................................... 160 Identyfikacja diod ....................................................................................................... 161 Którą stroną podłączać? .............................................................................................. 161 Zastosowanie diod w obwodach ...................................................................................... 162 Prostowanie prądu zmiennego ..................................................................................... 162 Regulowanie napięcia przy użyciu diod Zenera ............................................................ 163 Światło z diod LED ................................................................................................... 164 Włączanie diody LED ................................................................................................ 166 Inne zastosowania diod ............................................................................................... 169 Rozdział 10: Niesamowicie utalentowane tranzystory .............................................. 171 Tranzystory — mistrzowie przełączania i wzmacniania sygnałów ....................................... 172 Tranzystory bipolarne ................................................................................................. 173 Tranzystory polowe .................................................................................................... 174 Jak rozpoznać tranzystor? ............................................................................................ 175 Rewolucja półprzewodnikowa ......................................................................................... 176 Jak działają tranzystory? .................................................................................................. 176 Modelowanie działania tranzystorów ............................................................................ 177 Posługiwanie się tranzystorem ..................................................................................... 178 Wzmacnianie sygnałów za pomocą tranzystorów ............................................................... 179 Polaryzacja tranzystora, aby działał jak wzmacniacz ...................................................... 180 Kontrolowanie wzmocnienia napięciowego ................................................................... 181 Konfiguracja obwodów wzmacniających z tranzystorami ................................................ 181 Poleć książkęKup książkę Spis treści 9 Przełączanie sygnałów za pomocą tranzystorów ................................................................ 182 Wybór tranzystora .......................................................................................................... 182 Najważniejsze parametry tranzystorów ......................................................................... 183 Identyfikacja tranzystorów ........................................................................................... 183 Zdobywanie doświadczenia w pracy z tranzystorami ......................................................... 184 Wzmacnianie prądu .................................................................................................... 184 Przełącznik jest włączony! ........................................................................................... 186 Rozdział 11: Innowacyjne układy scalone ................................................................. 189 Dlaczego układy scalone? ................................................................................................ 190 Układy analogowe, cyfrowe i mieszane ............................................................................. 191 Podejmowanie logicznych decyzji ..................................................................................... 191 Na początku był bit ..................................................................................................... 192 Przetwarzanie danych przy użyciu bramek .................................................................... 193 Upraszczanie bramek przy użyciu tabel prawdy ............................................................ 195 Tworzenie elementów logicznych ................................................................................. 197 Jak używać układów scalonych? ....................................................................................... 198 Identyfikacja układów scalonych według numerów części ............................................... 198 Najważniejsza jest obudowa ........................................................................................ 198 Styki układów scalonych .............................................................................................. 200 Korzystanie z kart danych katalogowych ....................................................................... 202 Posługiwanie się logiką ................................................................................................... 203 Światełko na końcu bramki NAND ............................................................................. 203 Budowa bramki OR z trzech bramek NAND .............................................................. 205 Popularne rodzaje układów scalonych .............................................................................. 206 Wzmacniacze operacyjne ............................................................................................. 206 Wehikuł czasu — układ 555 ....................................................................................... 208 Licznik dziesiętny 4017 .............................................................................................. 214 Mikrokontrolery .......................................................................................................... 215 Inne popularne układy scalone ..................................................................................... 216 Rozdział 12: Wybieranie dodatkowych części ........................................................... 217 Łączenie elementów ........................................................................................................ 218 Wybór rodzaju przewodów .......................................................................................... 218 Złącza ....................................................................................................................... 219 Zasilanie ........................................................................................................................ 220 Wyciskanie siódmych potów z baterii ........................................................................... 221 Wykorzystanie energii słonecznej ................................................................................. 224 Zasilanie z gniazdka ściennego (niezalecane) ............................................................... 224 Czujniki ......................................................................................................................... 226 Zobaczyć światło ........................................................................................................ 227 Wychwytywanie dźwięku za pomocą mikrofonów .......................................................... 227 Wykrywanie ciepła ...................................................................................................... 228 Inne rodzaje przetworników wejściowych ...................................................................... 230 Efekt działania urządzeń elektronicznych .......................................................................... 230 Poleć książkęKup książkę 10 Elektronika dla bystrzaków Głos głośników ........................................................................................................... 231 Brzęczenie brzęczyków ................................................................................................ 232 Silniki prądu stałego ................................................................................................... 233 Część III: Żarty się skończyły ............................... 235 Rozdział 13: Urządzanie warsztatu i dbanie o bezpieczeństwo ................................. 237 Wybór miejsca na warsztat .............................................................................................. 238 Podstawowe wyposażenie warsztatu ............................................................................. 238 Stół warsztatowy ......................................................................................................... 239 Gromadzenie narzędzi i materiałów ................................................................................. 239 Polowanie na miernik uniwersalny ............................................................................... 240 Sprzęt do lutowania .................................................................................................... 241 Gromadzenie narzędzi ręcznych .................................................................................. 242 Szmatki i środki czyszczące ......................................................................................... 243 Środki smarne ............................................................................................................ 244 Materiały klejące ......................................................................................................... 245 Inne narzędzia i materiały ............................................................................................ 246 Zaopatrywanie się w części zapasowe .............................................................................. 247 Płytki stykowe ............................................................................................................ 247 Zestaw początkowy ..................................................................................................... 248 Wyposażenie dodatkowe ............................................................................................. 249 Przechowywanie części ................................................................................................ 250 Ochrona zdrowia i elementów elektronicznych .................................................................. 250 Elektryczność może być naprawdę niebezpieczna .......................................................... 251 Bezpieczne lutowanie .................................................................................................. 254 Unikanie wyładowań elektrostatycznych jak zarazy ....................................................... 255 Rozdział 14: Interpretowanie schematów ................................................................. 259 Co to jest schemat i do czego służy? ................................................................................. 259 Spojrzenie z szerokiej perspektywy ................................................................................... 260 Połączenia są najważniejsze ......................................................................................... 261 Prosty obwód z baterią ................................................................................................ 262 Insygnia mocy ................................................................................................................. 262 Wskazywanie źródła napięcia ...................................................................................... 263 Oznaczanie masy ........................................................................................................ 264 Oznaczanie elementów elektronicznych ............................................................................ 265 Analogowe elementy elektroniczne ............................................................................... 267 Elementy cyfrowe i układy scalone ............................................................................... 268 Pozostałe elementy ..................................................................................................... 270 Miejsca dokonywania pomiarów ...................................................................................... 271 Analiza schematu ........................................................................................................... 272 Inne standardy symboli elementów elektronicznych ............................................................ 273 Poleć książkęKup książkę Spis treści 11 Rozdział 15: Budowa układów elektronicznych ......................................................... 275 Płytki stykowe ................................................................................................................ 276 Szczegóły budowy płytki stykowej ................................................................................ 277 Rozmiary płytek stykowych .......................................................................................... 279 Konstruowanie układów elektronicznych z wykorzystaniem płytek stykowych ...................... 279 Przygotowywanie części i narzędzi ............................................................................... 279 Przygotowywanie łączówek na zapas ............................................................................ 280 Topografia układu ...................................................................................................... 281 Zapobieganie uszkodzeniom ....................................................................................... 284 Podstawy lutowania ........................................................................................................ 284 Przygotowywanie do lutowania .................................................................................... 284 Technika lutowania .................................................................................................... 285 Sprawdzanie jakości połączenia ................................................................................... 287 Rozlutowywanie ......................................................................................................... 287 Postępowanie po zakończeniu lutowania ...................................................................... 288 Bezpieczeństwo w czasie lutowania .............................................................................. 288 Łączenie elementów na stałe ............................................................................................ 289 Rodzaje płytek drukowanych ....................................................................................... 289 Budowanie układu na płytce perforowanej .................................................................... 289 Wykonywanie własnej płytki obwodu drukowanego ....................................................... 292 Rozdział 16: Wykonywanie pomiarów miernikiem uniwersalnym .............................. 293 Niezwykłe możliwości małego miernika uniwersalnego ...................................................... 294 Ależ to jest przecież woltomierz! .................................................................................. 295 To także amperomierz! ............................................................................................... 295 Omomierz też! ........................................................................................................... 296 Rodzaje mierników uniwersalnych ................................................................................... 296 Analogowy czy cyfrowy? ............................................................................................. 297 Multimetr cyfrowy ....................................................................................................... 298 Wybór zakresu pomiaru .............................................................................................. 299 Kalibracja miernika uniwersalnego ................................................................................... 301 Posługiwanie się miernikiem uniwersalnym ....................................................................... 302 Pomiar napięcia prądu ................................................................................................ 303 Pomiar natężenia prądu .............................................................................................. 304 Pomiar rezystancji ...................................................................................................... 305 Inne rodzaje prób ........................................................................................................ 311 Sprawdzanie obwodów miernikiem uniwersalnym ............................................................. 311 Rozdział 17: Składanie projektów w całość .............................................................. 313 Potrzebne części ............................................................................................................. 314 Migacz z diod LED ....................................................................................................... 314 Podstawowe informacje o obwodzie migacza ................................................................ 315 Budowa układu migacza ............................................................................................. 316 Sprawdzanie gotowego obwodu ................................................................................... 318 Konstrukcja migacza rowerowego .................................................................................... 319 Poleć książkęKup książkę 12 Elektronika dla bystrzaków Wykrywanie intruzów za pomocą alarmu światłoczułego .................................................... 320 Lista części do budowy świetlnego alarmu .................................................................... 322 Praktyczne zastosowania alarmu .................................................................................. 322 Muzyka w skali C-dur ..................................................................................................... 323 Odstraszanie intruzów syreną .......................................................................................... 325 Potrzebne części ......................................................................................................... 325 Zasada działania alarmu ............................................................................................. 326 Wzmacniacz dźwięku z regulacją głośności ....................................................................... 327 Samochodowy migacz ..................................................................................................... 328 Budowa układu 1. ...................................................................................................... 330 Sterowanie światłami .................................................................................................. 330 Budowa układu 2. ...................................................................................................... 331 Sygnalizacja świetlna ...................................................................................................... 332 Część IV: Dekalogi .............................................. 337 Rozdział 18: Dziesięć sposobów na poszerzenie horyzontów .................................... 339 Obwody z internetu ........................................................................................................ 339 Gotowe projekty elektroniczne ......................................................................................... 340 Symulowanie układów elektronicznych ............................................................................. 340 Badanie sygnałów przemiennych ...................................................................................... 340 Liczenie megaherców ...................................................................................................... 341 Generowanie różnych rodzajów sygnałów ......................................................................... 341 Podstawy architektury komputerów .................................................................................. 341 Mikrokontrolery .............................................................................................................. 341 Raspberry Pi .................................................................................................................. 342 Praktyka czyni mistrza .................................................................................................... 342 Rozdział 19: Dziesięć najpopularniejszych sklepów z częściami elektronicznymi .... 343 Polska ............................................................................................................................ 343 Aprovi ....................................................................................................................... 343 AVT ......................................................................................................................... 344 Centrum Elektroniki ................................................................................................... 344 Cyfronika ................................................................................................................... 344 Elfa Distrelec ............................................................................................................. 344 Allegro ...................................................................................................................... 344 Poza Polską ................................................................................................................... 344 RadioShack ............................................................................................................... 344 All Electronics ........................................................................................................... 345 Farnell ....................................................................................................................... 345 Parts Express ............................................................................................................. 345 Dyrektywa RoHS .......................................................................................................... 345 Nowe, używane czy z wyprzedaży? .................................................................................. 345 Słowniczek ................................................................................................................ 347 Skorowidz ................................................................................................................. 357 Poleć książkęKup książkę 5 Stawiamy opór ......................................................................... W tym rozdziale: ► Wykorzystanie rezystancji do własnych celów ► Zmienianie siły rezystancji ► Wytwarzanie rezystancji o wybranej wartości ► Dlaczego diody LED potrzebują rezystorów ......................................................................... J eśli wrzucisz kulkę do piaskownicy, to potoczy się ona niezbyt daleko. Gdyby jednak tę samą kulkę rzucić na zamarznięte jezioro, to zanim by się zatrzymała, przebyłaby szmat drogi. W obu przypadkach do zatrzymania kulki dochodzi w wyniku działania siły mechanicznej nazywanej tarciem — na piasku tarcie jest znacznie większe niż na lodzie. Rezystancja w elektronice w dużym stopniu przypomina tarcie mechaniczne — hamuje elektrony (te małe cząstki, które tworzą prąd) poruszające się wewnątrz materiału przewodzącego. Z tego rozdziału dowiesz się, czym dokładnie jest rezystancja, gdzie można na nią trafić (wszędzie) oraz jak można ją wykorzystać do własnych celów poprzez dobór odpowiednich rezystorów (elementów służących do kontrolowanego zwiększania rezystancji) do swoich układów elektronicznych. Następnie dowiesz się, jak za pomocą rezystorów kontrolować prąd w obwodach. Potem zbudujesz i zbadasz kilka obwodów z użyciem rezystorów i diod LED. A na koniec dowiesz się, dlaczego rezystory są tak bardzo ważne — i co się stanie, gdy jakiś ważny rezystor pójdzie na wagary. Poleć książkęKup książkę 82 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych Ograniczanie przepływu prądu Rezystancja to wielkość charakteryzująca opór, jaki dany przedmiot stawia przepływającemu prądowi. Mimo iż brzmi to groźnie, to w rzeczywistości można ją wykorzystać do własnych celów. Dzięki rezystancji możliwe jest wytwarzanie ciepła i światła, zmniejszanie przepływu prądu, gdy jest to konieczne, oraz dostarczanie do urządzeń prądu o odpowiednim napięciu. Kiedy na przykład elektrony płyną przez żarnik żarówki, napotykają tak duży opór, że znacznie zwalniają. Gdy przedzierają się między atomami żarnika, atomy te gwałtownie się ze sobą zderzają, wydzielając ciepło, które wytwarza światło żarówki. Wszystko stawia przepływającym elektronom jakiś opór, nawet najlepsze przewodniki (w istocie istnieje pewna grupa materiałów, które nie stawiają żadnego oporu, nazywają się one nadprzewodnikami, ale swoje właściwości zyskują dopiero w bardzo niskich temperaturach i w tradycyjnej elektronice ich się nie używa). Im wyższa rezystancja, tym bardziej ograniczony przepływ prądu. Co decyduje o poziomie rezystancji danego przedmiotu? Ma na to wpływ kilka czynników:  Rodzaj materiału — niektóre materiały pozwalają swoim elektronom swobodnie się poruszać, a inne trzymają je ściśle na miejscu. Siła, z jaką dany materiał stawia opór przepływającym elektronom, określa jego rezystywność (opór właściwy). Rezystywność to cecha materiału odzwierciedlająca jego chemiczną strukturę. Przewodniki stawiają względnie niski opór elektryczny, a izolatory — wysoki.  Przekrój materiału — rezystancja zmienia się odwrotnie w stosunku do pola powierzchni przekroju przewodnika, tzn. im większa średnica, tym mniejsza rezystancja, ponieważ elektronom łatwiej jest się poruszać. Pomyśl o wodzie przepływającej przez rurę — im szersza rura, tym łatwiej wodzie płynąć. Z tego wynika, że miedziany drut o dużej średnicy stawia mniejszy opór elektryczny niż drut miedziany o małej średnicy.  Długość materiału — im dłuższy materiał, tym większy stawia opór, ponieważ na większej długości dochodzi do większej liczby zderzeń elektronów z innymi cząstkami. Rezystancja rośnie wraz ze wzrostem długości przewodnika.  Temperatura — w większości materiałów podwyższenie temperatury powoduje zwiększenie oporu elektrycznego. Jest to związane z tym, że w wyższych temperaturach cząstki mają większą energię, przez co dochodzi do znacznie większej liczby zderzeń między nimi, co spowalnia ruch elektronów. Wyjątkiem od tej reguły jest rezystor nazywany termistorem — stawiany przez niego opór elektryczny zmniejsza się w przewidywalny sposób wraz ze wzrostem temperatury (nietrudno sobie wyobrazić, jak bardzo ta cecha jest przydatna w układach czujników temperatury). Termistory opisaliśmy w rozdziale 12. Rezystancję w obwodzie elektronicznym oznacza się symbolem R. Czasami obok symbolu może znajdować się dodatkowy napis w indeksie dolnym, określający, o którego elementu rezystancję chodzi, np. Rż może oznaczać rezystancję żarówki w obwodzie. Jednostką rezystancji jest om, a jej symbolem jest grecka litera omega (Ω). Im większa wartość omegi, tym wyższa rezystancja. Poleć książkęKup książkę Rozdział 5: Stawiamy opór 83 Om jest bardzo małą jednostką oporu elektrycznego i dlatego w większości przypadków do określania rezystancji używa się bardzo dużych wartości, np. kiloomów (połączenie wyrazów „kilo” i „om”), czyli tysiąc omów (symbol kΩ), i megaomów (połączenie wyrazów „mega” i „om”), czyli milion omów (symbol MΩ). Podsumowując, 1 kΩ = 1000 Ω, a 1 MΩ = 1 000 000 Ω. Rezystory — bierne, ale potężne Rezystory to bierne elementy elektroniczne, które są specjalnie zaprojektowane tak, aby stawiały określony opór elektryczny (np. 470 Ω albo 1 kΩ — rysunek 5.1). Rysunek 5.1. Rezystory mają różne rozmiary i wartości znamionowe Mimo iż za pomocą rezystora nie zwiększysz prądu ani nie zmienisz jego kierunku, to w istocie jest to bardzo potężne małe urządzenie, ponieważ pozwala ograniczać przepływ prądu w przewidywalny sposób. Odpowiednio dobierając i rozmieszczając rezystory w różnych miejscach obwodu, możesz zdecydować, jaka ilość prądu będzie przesłana do jego poszczególnych części. Do czego służą rezystory? Ze względu na swoją prostotę i wszechstronność rezystory należą do najpopularniejszych elementów elektronicznych. Najczęściej używa się ich do ograniczania ilości prądu przepływającego przez obwód, ale za ich pomocą można także kontrolować napięcie dostarczane do wybranej części obwodu oraz tworzyć obwody czasowe. Ograniczanie przepływu prądu Na rysunku 5.2 przedstawiona jest 6-woltowa bateria zasilająca diodę LED. Prąd do diody płynie przez rezystor oznaczony prostokątem. Diody LED (a także wiele innych części elektronicznych) pożerają prąd tak, jak dzieci cukierki — próbują wchłonąć tyle, ile tylko dadzą radę. Diody mają jednak pewną wadę — jeśli pobiorą zbyt dużo prądu, to ulegają spaleniu. Rezystor pełni w takim przypadku bardzo pożyteczną funkcję, gdyż ogranicza ilość prądu przesyłanego do diody (tak jak dobry rodzic ogranicza ilość cukierków dziecku). Poleć książkęKup książkę 84 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych Rysunek 5.2. Rezystor ogranicza ilość prądu wpływającego do delikatnej diody elektroluminescencyjnej Zbyt duży prąd może zniszczyć wiele elementów elektronicznych, takich jak tranzystory (opisane w rozdziale 10.) czy układy scalone (opisane w rozdziale 11.). Umieszczając rezystor przed delikatną częścią, ograniczamy ilość prądu, jaka do niej dociera (lecz jeśli użyjesz za dużego rezystora, np. 1 MΩ, czyli 1 000 000 omów, to nie zobaczysz światła, chociaż zostanie ono wytworzone!). Ten prosty zabieg pozwoli Ci zaoszczędzić mnóstwo pieniędzy i czasu, który musiałbyś poświęcić na wymianę uszkodzonych elementów obwodów. Ograniczanie przepływu prądu przez rezystory można zaobserwować w przedstawionym na rysunku 5.2 obwodzie, wstawiając do niego rezystory o różnych wartościach. W sekcji „Odczytywanie wartości rezystorów stałych” znajdziesz opis kolorowych kodów paskowych umieszczanych na tych elementach, dzięki czemu nauczysz się rozpoznawać ich rezystancję. Na razie podaję tylko, jak powinny wyglądać te, których potrzebujesz w tej chwili. Oto elementy potrzebne do zbudowania obwodu z rezystorem i diodą LED:  Cztery baterie 1,5 V AA  Jedna oprawa na cztery baterie AA  Jeden klips do podłączania baterii  Jeden rezystor 470 Ω (kod paskowy: żółty, fioletowy, brązowy oraz na końcu pasek złoty, srebrny, czarny, brązowy lub czerwony)  Jeden rezystor 4,7 kΩ (kod paskowy: żółty, fioletowy, czerwony oraz czwarty pasek w dowolnym kolorze)  Jeden rezystor 10 kΩ (kod paskowy: brązowy, czarny, pomarańczowy oraz czwarty pasek w dowolnym kolorze)  Jeden rezystor 47 kΩ (kod paskowy: żółty, fioletowy, pomarańczowy oraz czwarty pasek w dowolnym kolorze)  Jedna dioda LED (dowolnego rozmiaru i koloru)  Trzy izolowane zaciski szczękowe lub jedna płytka prototypowa Zbuduj obwód przy użyciu zacisków szczękowych lub płytki prototypowej (rysunek 5.3), używając na początek rezystora 470 Ω. Pamiętaj, aby prawidłowo podłączyć diodę, tzn. krótszym wyprowadzeniem do ujemnego styku baterii. Sposób podłączenia rezystora nie ma znaczenia. Zwróć uwagę, jak jasno świeci dioda. Następnie wyjmij Poleć książkęKup książkę Rozdział 5: Stawiamy opór 85 Rysunek 5.3. Dwa sposoby budowania obwodu z rezystorem i diodą LED rezystor i w jego miejsce włóż następny w kolejności poziomu rezystancji, potem kolejny itd. Czy po każdej wymianie dioda świeci słabiej? Jest tak dlatego, że im wyższa rezystancja, tym większe ograniczenie przepływu prądu, którego mniej dociera do diody, co z kolei sprawia, że ta świeci coraz słabiej. Na rysunku 5.4 widać obwód równoległy (zobacz rozdział 4.), w których każda gałąź zawiera rezystor o innej wartości. W gałęziach z silniejszym rezystorem przepływ prądu jest bardziej ograniczony, przez co diody w nich świecą z mniejszym natężeniem. Rysunek 5.4. Wyższa rezystancja bardziej ogranicza przepływ prądu, przez co diody emitują mniej światła Redukowanie napięcia Przy użyciu rezystorów można zmniejszyć napięcie docierające do różnych części obwodów. Jeśli masz np. baterię 9-woltową, ale do zasilenia układu scalonego potrzebujesz napięcia 5 V, to możesz zbudować taki obwód, jaki widać na rysunku 5.5, który na wyjściu wytwarza napięcie 5 V. I voilà, możesz używać napięcia wyjściowego, Uwy, tego dzielnika napięcia do zasilania swojego układu (szczegółowy opis, jak to działa, znajduje się w rozdziale 6.). Poleć książkęKup książkę 86 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych Rysunek 5.5. Dwa rezystory tworzące dzielnik napięcia — typowa technika uzyskiwania różnych wartości napięcia dla różnych części obwodu Jeśli chcesz zobaczyć dzielnik napięcia w akcji, skonstruuj obwód pokazany na rysunku 5.6. Potrzebne Ci będą do tego następujące części:  Jedna bateria 9 V  Jeden klips do podłączania baterii  Jeden rezystor 12 kΩ (kod paskowy: brązowy, czerwony, pomarańczowy  Trzy izolowane zaciski szczękowe lub jedna płytka prototypowa oraz czwarty pasek w jakimkolwiek kolorze) Rysunek 5.6. Dwa sposoby budowania obwodu dzielnika napięcia Następnie ustaw miernik uniwersalny na pomiar napięcia prądu stałego i zmierz napięcie na baterii oraz na rezystorze 15 kΩ, jak pokazano na rysunku 5.7. W moim przypadku okazało się, że bateria zapewnia napięcie 9,24 V, a Uwy (napięcie na rezystorze 15 kΩ) wynosi 5,15 V. Rysunek 5.7. Pomiar napięcia dostarczanego przez baterię (po lewej) i napięcia na rezystorze 15 kΩ Poleć książkęKup książkę Rozdział 5: Stawiamy opór 87 Kontrolowanie cykli czasowych Przy użyciu rezystora w połączeniu z innym popularnym elementem elektronicznym — kondensatorem, którego opis znajduje się w rozdziale 7. — można uzyskać dające się przewidzieć wzrosty i spadki napięcia w wybranych miejscach. Dowiesz się, że z połączeń rezystorów z kondensatorami można tworzyć coś w rodzaju klepsydry, co bardzo się przydaje w obwodach, w których ważne jest odmierzanie czasu (np. w światłach ulicznych). Zasadę działania duetu rezystor-kondensator opisałam w rozdziale 7. Rodzaje rezystorów — stałe i zmienne Są dwa rodzaje rezystorów — stałe i nastawne. Obu powszechnie używa się w obwodach elektronicznych. Poniżej znajduje się zwięzły opis każdego z nich.  Rezystor stały stawia niezmienny, z góry ustalony opór elektryczny. Znajduje zastosowanie, gdy trzeba ograniczyć przepływ prądu do określonej wartości albo podzielić napięcie w wybrany sposób. W obwodach z diodami LED używa się rezystorów do ochrony tych delikatnych elementów przed spaleniem.  Rezystor nastawny, często nazywany potencjometrem lub reostatem, pozwala nastawiać siłę rezystancji od zera omów do fabrycznie określonej wartości maksymalnej. Potencjometrów używa się wówczas, gdy trzeba zmieniać wartość prądu lub napięcia dostarczanego do danej części lub danego obwodu. Wśród urządzeń, w których użyty jest potencjometr, można wymienić ściemniacze światła, układy zmiany natężenia dźwięku w sprzęcie grającym i czujniki pozycji, choć w sprzęcie RTV potencjometry zostały w znacznym stopniu wyparte przez urządzenia cyfrowe. W tej sekcji bliżej poznasz rezystory stałe i nastawne. Na rysunku 5.8 przedstawiono symbole używane do oznaczania rezystorów stałych, potencjometrów i reostatów na schematach ideowych (zobacz ramkę „Potencjometr czy reostat?”). Rysunek 5.8. Symbole do oznaczania rezystorów Rezystory stałe Rezystory stałe mają fabrycznie określoną rezystancję, ale ich rzeczywiste wartości mogą nieco odbiegać od znamionowej. Różnicę tę wyraża się procentowo i określa mianem tolerancji. Powiedzmy, że wybraliśmy do obwodu rezystor o wartości 1000 Ω i tolerancji 5 . W takim przypadku rzeczywista wartość rezystancji może się wahać w granicach od 950 do 1050 Ω (ponieważ 5 z 1000 wynosi 50). Można powiedzieć, że rezystancja wynosi 1000 Ω plus minus 5 . Poleć książkęKup książkę 88 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych Ustawiłam swój miernik uniwersalny na pomiar rezystancji i zmierzyłam wartości pięciu rezystorów 1000 Ω o tolerancji 5 . Oto moje wyniki: 985 Ω, 980 Ω, 984 Ω, 981 Ω oraz 988 Ω. Wyróżnia się dwie kategorie rezystorów stałych:  Standardowe, o tolerancji w zakresie od 2 do aż 20 procent wartości znamionowej. Na opakowaniu zawsze jest podane, jak bardzo rzeczywista rezystancja może się różnić od znamionowej (np. ±2 , ±5 , ±10 albo ±20 ). Tego rodzaju rezystorów można używać w większości zastosowań domowych czy hobbystycznych, ponieważ służą one do ograniczania prądu lub dzielenia napięcia w pewnym określonym zakresie. W wielu układach elektronicznych można spotkać rezystory o tolerancji w zakresie od 5 do 10 procent.  Rezystory precyzyjne, o tolerancji w zakresie 1 procenta wartości znamionowej. Używa się ich w obwodach, w których wymagany jest bardzo duży stopień dokładności, np. służących do precyzyjnego pomiaru czasu, lub w układach stabilizujących napięcie. Wiele rezystorów ma kształt cylindra, z którego wyprowadzone są dwie końcówki (rysunek 5.1) służące do podłączania go do innych elementów obwodu (aby dowiedzieć się o wyjątkach, przeczytaj ramkę „Rozpoznawanie rezystorów na płytkach drukowanych”, która znajduje się dalej w tym rozdziale). Na pewno ucieszy Cię wiadomość, że te małe, miłe urządzenia z dwoma wyprowadzeniami można podłączać do obwodu w dowolny sposób, tzn. nie istnieją w ich przypadku takie pojęcia, jak strony lewa i prawa czy góra i dół. Większość rezystorów stałych zdobią kolorowe paski, za pomocą których zakodowane są informacje o wartości znamionowej i tolerancji rezystorów (zobacz sekcję „Odczytywanie wartości rezystorów stałych”). Lecz nie dotyczy to wszystkich; niektóre mają na obudowie wydrukowaną wartość i parę innych liczb, które łatwo można pomylić. Jeśli nie masz pewności, jaka jest wartość rezystancji danego rezystora, sprawdź ją za pomocą swojego miernika uniwersalnego, jak np. pokazano na rysunku 5.9. Podczas pomiaru rezystor nie powinien być podłączony do obwodu, ponieważ może to spowodować zafałszowanie wyniku. Rysunek 5.9. Rzeczywistą rezystancję rezystora można zmierzyć za pomocą miernika uniwersalnego W projektach obwodów zazwyczaj podawane są bezpieczne zakresy wartości rezystorów. Czasami podana jest wartość dla każdego rezystora z osobna, a czasami wartość sumaryczna dla wszystkich rezystorów w obwodzie. Szukaj tych informacji w spisie części lub na schemacie ideowym. Jeżeli na schemacie nie określono tolerancji, można przyjąć standardową tolerancję (±5 lub ±10 ). Poleć książkęKup książkę Rozdział 5: Stawiamy opór 89 Odczytywanie wartości rezystorów stałych Kolorowe linie zdobiące większość rezystorów oprócz cieszenia naszych oczu spełniają jeszcze jedną funkcję. W kolorach tych zakodowane są informacje o wartości znamionowej i tolerancji rezystorów. Lecz nie dotyczy to wszystkich; niektóre mają nieciekawy, jednolity kolor i wydrukowaną wartość cyfrową na obudowie. Kolorowy kod zaczyna się z jednej strony rezystora i składa się z kilku kolorowych pasków. Każdy kolor symbolizuje jakąś wartość, a jego położenie decyduje o sposobie interpretacji. Standardowe rezystory mają cztery kolorowe paski: trzy pierwsze określają wartość znamionową rezystora, a czwarty — jego tolerancję. Przy użyciu informacji przedstawionych w tabeli 5.1 można rozszyfrować wartość znamionową standardowego rezystora w następujący sposób:  Pierwszy pasek oznacza pierwszą cyfrę.  Drugi pasek oznacza drugą cyfrę.  Trzeci pasek oznacza mnożnik w postaci liczby zer, pod warunkiem że nie ma koloru złotego lub srebrnego.  Jeśli trzeci pasek jest złoty, wartość należy pomnożyć przez 0,1 (czyli podzielić przez 10). Jeśli trzeci pasek jest srebrny, wartość należy pomnożyć przez 0,01 (czyli podzielić przez 100).   Czwarty pasek określa tolerancję, jak pokazano w piątej kolumnie tabeli 5.1. Jeśli nie ma czwartego paska, należy przyjąć, że tolerancja wynosi ±20 . Tabela 5.1. Kolorowy kod rezystorów Kolor Pasek 1. Pasek 2. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Czarny Brązowy Czerwony Pomarańczowy Żółty Zielony Niebieski Fioletowy Szary Biały Złoty Srebrny 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pasek 3. 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 = 1 (brak zer) = 10 (jedno zero) = 100 (dwa zera) = 1000 (trzy zera) = 10 000 (cztery zera) = 100 000 (pięć zer) = 1 000 000 (sześć zer) = 10 000 000 (siedem zer) = 100 000 000 (osiem zer) = 1 000 000 000 (dziewięć zer) 0,1 (dzielenie przez 10) 0,01 (dzielenie przez 100) Tolerancja ±20 ±1 ±2 ±3 ±4 brak brak brak brak brak ±5 ±10 Poleć książkęKup książkę 90 Część II: Sterowanie prądem za pomocą elementów elektronicznych Aby obliczyć znamionową wartość rezystancji rezystora, należy utworzyć liczbę z dwóch pierwszych cyfr (ustawiając je obok siebie) i pomnożyć ją przez mnożnik. Najłatwiej to zrozumieć na konkretnym przykładzie:  Czerwony-czerwony-żółty-złoty — rezystor ozdobiony paskami czerwonym (2), czerwonym (2), żółtym (4 zera) i złotym (±5 ) (rysunek 5.10) ma rezystancję znamionową o wartości 220 000 Ω, czyli 220 kΩ, która może się wahać w górę i w dół o 5 procent. W związku z tym wartość rzeczywista rezystancji tego rezystora może zawierać się w przedziale od 209 kΩ do 231 kΩ.  Brązowy-czarny-złoty-srebrny — rezystor ozdobiony paskami brązowym (1), czarnym (0), złotym (0,1) i srebrnym (±10 ) (rysunek 5.10) ma rezystancję znamionową o wartości 10 · 0,1 = 1 Ω, która może się wahać w górę i w dół o 10 procent. W związku z tym rzeczywista wartość rezystancji tego rezystora może zawierać się w przedziale od 0,9 do 1,1 Ω. Rysunek 5.10. Rozszyfrowywanie kodu paskowego na rezystorze w celu określenia jego rezystancji Rezystory precyzyjne mają po pięć kolorowych pasków. Trzy pierwsze oznaczają trzy pierwsze cyfry, czwarty to mnożnik, a piąty reprezentuje tolerancję (najczęściej ±1 ). Na rezystorach można znaleźć przeróżne kombinacje kolorowych pasków, a niektóre z tych elementów w ogóle nie mają takich oznaczeń. Dlatego najlepszym rozwiązaniem jest każdorazowe sprawdzanie rzeczywistej wartości za pomocą miernika. Rezystory nastawne, czyli potencjometry Potencjometry służą do płynnego ustawiania poziomu rezystancji. Są to urządzenia z trzema wyprowadzeniami, tzn. mają trzy kontakty połączeniowe (rysunek 5.11). Rezystancja między dwoma zewnętrznymi stykami jest stała i równa maksymalnej rezystancji potencjometru. Natomiast między stykiem środkowym i każdym z dwóch pozostałych rezystancja jest zależna od ustawienia suwaka lub gałki służących do nastawiania poziomu rezystancji. Potencjometr składa się ze ścieżki oporowej z połączeniami z obu stron, po której porusza się szczotka służąca do nastawiania wartości oporu w zakresie od zera do określonej wartości maksymalnej (rysunek 5.12). Każde zakończenie ścieżki oporowej ma połączenie z jednym z dwóch styków zewnętrznych i to właśnie dlatego rezystancja między tymi dwoma stykami jest stał
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Elektronika dla bystrzaków. Wydanie III
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: